CN217551873U - 一种用于数控车床的定向装夹机构 - Google Patents

Abstract

一种用于数控车床的定向装夹机构，包括主轴机构、装夹机构、刀具；所述主轴机构包括电主轴、电机、连接盘，所述电主轴外中部设置有电机，所述电主轴与电机集成为一体，所述电主轴的左端设置有连接盘，所述电主轴通过连接盘设置在数控车床的主轴箱内；所述电主轴的右端设置有装夹机构，所述装夹机构包括拉杆、环形打刀缸、拉刀爪、刀架套筒、蝶形弹簧组。本实用新型所述的用于数控车床的定向装夹机构，结构设计合理，用于主轴机构与刀具的定位装夹，更换刀具方便，主轴机构的运转平稳、振动噪音小，应用前景广泛。

Description

一种用于数控车床的定向装夹机构

技术领域

本实用新型涉及数控车床技术领域，具体涉及一种用于数控车床的定向装夹机构。

背景技术

机床作为制造业的母机，其可靠性直接影响到装备制造业的提高程度，数控车床作为机床的一个重要系列，对其进行改进也具有较大的意义。数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床，能较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

数控车床的主轴机构以及刀具是数控车床的主要组成部件之一，其质量和效率决定了数控车床的精度和效率。数控车床工作时，是将刀具装夹在主轴机构上，工件固定在数控车床上，由主轴机构旋转带动刀具进行加工，因此主轴机构与刀具的装夹影响着主轴机构与刀具对工件的加工效果。现有技术中数控车床的主轴机构与刀具的装夹，存在更换刀具不方便、主轴机构运转不平稳、振动噪音大的问题，因此，需要研发出一种用于数控车床的定向装夹机构，以来解决上述技术问题。

中国专利申请号为CN202111088077.5公开了一种双主轴机床及其使用方法，包括：床身；主轴单元，所述主轴单元包括两个主轴和移动装置一；加工单元，所述加工单元包括移动装置二；移动装置三，所述移动装置三上设置有第三滑动座；移动装置四，所述移动装置四上设置有固定板；刀塔，所述刀塔用于装夹刀具等，目的是对加工过程中产生的污气粉尘进行过滤，没有对数控车床更换刀具不方便、主轴机构运转不平稳、振动噪音大的问题进行解决。

实用新型内容

实用新型目的：为了克服以上不足，本实用新型的目的是提供一种用于数控车床的定向装夹机构，结构设计合理，操作方便，用于主轴机构与刀具的定位装夹，更换刀具方便，主轴机构的运转平稳、振动噪音小，应用前景广泛。

技术方案：一种用于数控车床的定向装夹机构，包括主轴机构、装夹机构、刀具；所述主轴机构包括电主轴、电机、连接盘，所述电主轴外中部设置有电机，所述电主轴与电机集成为一体，所述电主轴的左端设置有连接盘，所述电主轴通过连接盘设置在数控车床的主轴箱内；所述电主轴的右端设置有装夹机构，所述装夹机构包括拉杆、环形打刀缸、拉刀爪、刀架套筒、蝶形弹簧组；所述拉杆的左端与电主轴的右端连接，所述拉杆与电主轴的连接处设置有环形打刀缸，所述环形打刀缸通过块与拉杆连接并且环形打刀缸通过液压驱动拉杆运动，所述拉杆的右端设置有拉刀爪并且与拉刀爪相连接；所述刀架套筒右端内中心设置有呈圆锥形结构的刀柄孔，所述刀架套筒左端内中心设置有与刀柄孔左右连通的推拉孔，所述拉刀爪位于所述推拉孔内；所述刀具左端设置有与刀柄孔相互配合的刀柄，所述刀柄左端设置有拉钉，所述拉钉与拉刀爪的右端可拆卸地卡接在一起，所述拉杆上安装有蝶形弹簧组，所述蝶形弹簧组通过拉杆、拉刀爪和拉钉的配合将刀具的刀柄拉紧。

本实用新型所述的用于数控车床的定向装夹机构，结构设计合理，用于主轴机构与刀具的定位装夹，其原理如下：拉杆上安装有蝶形弹簧组，蝶形弹簧组通过拉杆、拉刀爪和拉钉的配合将刀具的刀柄左端拉紧，当需要更换刀具时，环形打刀缸通过液压将拉杆向右移动，此时拉刀爪、拉钉在蝶形弹簧组的作用下一起向右移动，等到拉刀爪移动到刀架套筒空刀位置时，拉刀爪的卡爪张开，刀具即可由机械手拔出。待机械手换刀完成后，环形打刀缸泄压，碟形弹簧靠自身弹性回位将拉杆和拉刀爪拉着向上移动，拉刀爪重新进入刀架套筒的推拉孔内，将拉钉和刀柄拉紧。

所述主轴机构采用电机与电主轴集成为一体进行驱动，取消了中间传动环节，实现了零传动，具有转速高、功率大、调速范围广的优点，而且运转平稳，振动噪声小，还便于控制，能精准的设置转速和启停控制。所述电主轴采用选用 40CrMnMo，这种材料经淬火和低温回火后具有良好的综合力学性能和低温冲击韧度，满足电主轴精度要求高、负载要求大的需求。

进一步的，上述的用于数控车床的定向装夹机构，所述电主轴与连接盘通过锁紧螺母进行连接。

进一步的，上述的用于数控车床的定向装夹机构，在所述电主轴外设置有单列圆柱滚子轴承，所述单列圆柱滚子轴承位于连接盘与电机之间。

进一步的，上述的用于数控车床的定向装夹机构，在所述电主轴外还设置有角接触球轴承、双列圆柱滚子轴承，所述角接触球轴承、双列圆柱滚子轴承位于电机与装夹机构之间；其中，所述角接触球轴承靠近电机，所述双列圆柱滚子轴承靠近装夹机构。

进一步的，上述的用于数控车床的定向装夹机构，所述单列圆柱滚子轴承等效径向刚度为800-1000N/μm，所述角接触球轴承等效径向刚度为500-700N/μm，所述双列圆柱滚子轴承等效径向刚度为2500-3000N/μm。

本实用新型通过单列圆柱滚子轴承、角接触球轴承、双列圆柱滚子轴承的组配设计方式来提高主轴机构的刚度要求，有效减少主轴机构跳动对加工面质量产生影响，单列圆柱滚子轴承、角接触球轴承、双列圆柱滚子轴承的搭配具有主轴径向圆跳动小、刚度高、安装维护方便的优点。

进一步的，上述的用于数控车床的定向装夹机构，所述蝶形弹簧组25是将若干个蝶形弹簧采用叠合组合或者对合组合或者先叠合组合后对合组合的方式组合而成。

蝶形弹簧的组合形式有叠合组合和对合组合两种形式，叠合组合就是把单片碟型弹簧按照相同的方向排列使用，对合组合是把单片碟型弹簧按照不同方向交替排列使用，叠合组合情况下，碟型弹簧组的变形与单个弹簧相同，给定变形量时的载荷则是单个碟型弹簧的n倍；对合组合情况下，碟型弹簧组变形则是碟型弹簧组内单片碟型弹簧变形量的总和，载荷则与单片碟型弹簧相同。本领域的技术人员可以根据实际需要对蝶形弹簧的数量以及组合方法进行选择。

进一步的，上述的用于数控车床的定向装夹机构，所述环形打刀缸移动的2个极限位置均设置有相应的行程开关。

在环形打刀缸移动的2个极限位置安装有行程开关，通过2个行程开关(LSI，LS2)作用，作为刀具松开和夹紧的回答信号。

本实用新型的有益效果为：本实用新型所述的用于数控车床的定向装夹机构，结构设计合理，更换刀具方便，蝶形弹簧组通过拉杆、拉刀爪和拉钉的配合将刀具的刀柄左端拉紧，当需要更换刀具时，环形打刀缸通过液压将拉杆向右移动，此时拉刀爪、拉钉在蝶形弹簧组的作用下一起向右移动，等到拉刀爪移动到刀架套筒空刀位置时，拉刀爪的卡爪张开，刀具即可由机械手拔出；主轴机构采用电机与电主轴集成为一体进行驱动，取消了中间传动环节，实现了零传动，通过单列圆柱滚子轴承、角接触球轴承、双列圆柱滚子轴承的组配设计方式来提高主轴机构的刚度要求，有效减少主轴机构跳动对加工面质量产生影响，具有转速高、功率大、调速范围广的优点，而且运转平稳，振动噪声小，应用前景广泛。

附图说明

图1为本实用新型所述用于数控车床的定向装夹机构的结构示意图；

图中：主轴机构1、电主轴11、单列圆柱滚子轴承111、角接触球轴承112、双列圆柱滚子轴承113、电机12、连接盘13、锁紧螺母131、装夹机构2、拉杆21、环形打刀缸22、块221、拉刀爪23、刀架套筒24、刀柄孔241、推拉孔242、蝶形弹簧组25、刀具3、刀柄31、拉钉32。

具体实施方式

下面结合附图1和具体实施例，进一步阐明本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示的上述结构的用于数控车床的定向装夹机构，包括主轴机构1、装夹机构2、刀具3；所述主轴机构1包括电主轴11、电机12、连接盘13，所述电主轴11外中部设置有电机12，所述电主轴11与电机12集成为一体，所述电主轴11的左端设置有连接盘13，所述电主轴11通过连接盘13设置在数控车床的主轴箱内；所述电主轴11的右端设置有装夹机构2，所述装夹机构2包括拉杆21、环形打刀缸22、拉刀爪23、刀架套筒24、蝶形弹簧组25；所述拉杆21的左端与电主轴11的右端连接，所述拉杆21与电主轴11的连接处设置有环形打刀缸22，所述环形打刀缸22通过块221与拉杆21连接并且环形打刀缸22通过液压驱动拉杆21运动，所述拉杆21的右端设置有拉刀爪23并且与拉刀爪23相连接；所述刀架套筒24右端内中心设置有呈圆锥形结构的刀柄孔241，所述刀架套筒24左端内中心设置有与刀柄孔241左右连通的推拉孔242，所述拉刀爪23位于所述推拉孔242内；所述刀具3左端设置有与刀柄孔241相互配合的刀柄31，所述刀柄31左端设置有拉钉32，所述拉钉32与拉刀爪23的右端可拆卸地卡接在一起，所述拉杆21上安装有蝶形弹簧组25，所述蝶形弹簧组25通过拉杆21、拉刀爪23和拉钉32的配合将刀具3的刀柄31拉紧。

此外，所述电主轴11与连接盘13通过锁紧螺母131进行连接。

进一步的，在所述电主轴11外设置有单列圆柱滚子轴承111，所述单列圆柱滚子轴承111位于连接盘13与电机12之间。

进一步的，在所述电主轴11外还设置有角接触球轴承112、双列圆柱滚子轴承113，所述角接触球轴承112、双列圆柱滚子轴承113位于电机12与装夹机构2之间；其中，所述角接触球轴承112靠近电机12，所述双列圆柱滚子轴承113靠近装夹机构2。

进一步的，所述单列圆柱滚子轴承111等效径向刚度为800-1000N/μm，所述角接触球轴承112等效径向刚度为500-700N/μm，所述双列圆柱滚子轴承113等效径向刚度为2500-3000N/μm。

进一步的，所述蝶形弹簧组25是将若干个蝶形弹簧采用叠合组合或者对合组合或者先叠合组合后对合组合的方式组合而成。

进一步的，所述环形打刀缸22移动的2个极限位置均设置有相应的行程开关。

实施例

基于以上的结构基础，如图1所示。

本实用新型所述的用于数控车床的定向装夹机构，结构设计合理，主轴机构1与刀具3之间通过装夹机构2实现定位装夹，装夹、以及更换刀具3原理如下：拉杆21上安装有蝶形弹簧组25，蝶形弹簧组25通过拉杆21、拉刀爪23和拉钉32的配合将刀具3的刀柄31左端拉紧，当需要更换刀具3时，环形打刀缸22通过液压将拉杆21向右移动，此时拉刀爪23、拉钉32在蝶形弹簧组25的作用下一起向右移动，等到拉刀爪23移动到刀架套筒24空刀位置时，拉刀爪23的卡爪张开，刀具3即可由机械手拔出。待机械手换刀完成后，环形打刀缸22泄压，蝶形弹簧组25的碟形弹簧靠自身弹性回位将拉杆21和拉刀爪23拉着向上移动，拉刀爪23重新进入刀架套筒24的推拉孔243内，将拉钉32和刀柄31拉紧。

进一步的，主轴机构1采用电机12与电主轴11集成为一体进行驱动，取消了中间传动环节，实现了零传动，具有转速高、功率大、调速范围广的优点，而且运转平稳，振动噪声小，还便于控制，能精准的设置转速和启停控制。所述电主轴11采用选用 40CrMnMo，这种材料经淬火和低温回火后具有良好的综合力学性能和低温冲击韧度，满足电主轴11精度要求高、负载要求大的需求。

进一步的，在所述电主轴11外设置有单列圆柱滚子轴承111，在所述电主轴11外还设置有角接触球轴承112、双列圆柱滚子轴承113，述单列圆柱滚子轴承111等效径向刚度为800-1000N/μm，所述角接触球轴承112等效径向刚度为500-700N/μm，所述双列圆柱滚子轴承113等效径向刚度为2500-3000N/μm。通过单列圆柱滚子轴承11、角接触球轴承112、双列圆柱滚子轴承113的组配设计方式来提高主轴机构的刚度要求，有效减少主轴机构1跳动对加工面质量产生影响，单列圆柱滚子轴承111、角接触球轴承112、双列圆柱滚子轴承113的搭配具有主轴径向圆跳动小、刚度高、安装维护方便的优点。

进一步的，在环形打刀缸22移动的2个极限位置安装有行程开关，通过2个行程开关(LSI，LS2)作用，作为刀具松开和夹紧的回答信号。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (7)

1.一种用于数控车床的定向装夹机构，其特征在于，包括主轴机构（1）、装夹机构（2）、刀具（3）；所述主轴机构（1）包括电主轴（11）、电机（12）、连接盘（13），所述电主轴（11）外中部设置有电机（12），所述电主轴（11）与电机（12）集成为一体，所述电主轴（11）的左端设置有连接盘（13），所述电主轴（11）通过连接盘（13）设置在数控车床的主轴箱内；所述电主轴（11）的右端设置有装夹机构（2），所述装夹机构（2）包括拉杆（21）、环形打刀缸（22）、拉刀爪（23）、刀架套筒（24）、蝶形弹簧组（25）；所述拉杆（21）的左端与电主轴（11）的右端连接，所述拉杆（21）与电主轴（11）的连接处设置有环形打刀缸（22），所述环形打刀缸（22）通过块（221）与拉杆（21）连接并且环形打刀缸（22）通过液压驱动拉杆（21）运动，所述拉杆（21）的右端设置有拉刀爪（23）并且与拉刀爪（23）相连接；所述刀架套筒（24）右端内中心设置有呈圆锥形结构的刀柄孔（241），所述刀架套筒（24）左端内中心设置有与刀柄孔（241）左右连通的推拉孔（242），所述拉刀爪（23）位于所述推拉孔（242）内；所述刀具（3）左端设置有与刀柄孔（241）相互配合的刀柄（31），所述刀柄（31）左端设置有拉钉（32），所述拉钉（32）与拉刀爪（23）的右端可拆卸地卡接在一起，所述拉杆（21）上安装有蝶形弹簧组（25），所述蝶形弹簧组（25）通过拉杆（21）、拉刀爪（23）和拉钉（32）的配合将刀具（3）的刀柄（31）拉紧。

2.根据权利要求1所述的用于数控车床的定向装夹机构，其特征在于，所述电主轴（11）与连接盘（13）通过锁紧螺母（131）进行连接。

3.根据权利要求1所述的用于数控车床的定向装夹机构，其特征在于，在所述电主轴（11）外设置有单列圆柱滚子轴承（111），所述单列圆柱滚子轴承（111）位于连接盘（13）与电机（12）之间。

4.根据权利要求3所述的用于数控车床的定向装夹机构，其特征在于，在所述电主轴（11）外还设置有角接触球轴承（112）、双列圆柱滚子轴承（113），所述角接触球轴承（112）、双列圆柱滚子轴承（113）位于电机（12）与装夹机构（2）之间；其中，所述角接触球轴承（112）靠近电机（12），所述双列圆柱滚子轴承（113）靠近装夹机构（2）。

5.根据权利要求4所述的用于数控车床的定向装夹机构，其特征在于，所述单列圆柱滚子轴承（111）等效径向刚度为800-1000N/μm，所述角接触球轴承（112）等效径向刚度为500-700N/μm，所述双列圆柱滚子轴承（113）等效径向刚度为2500-3000N/μm。

6.根据权利要求1所述的用于数控车床的定向装夹机构，其特征在于，所述蝶形弹簧组（25）是将若干个蝶形弹簧采用叠合组合或者对合组合或者先叠合组合后对合组合的方式组合而成。

7.根据权利要求1所述的用于数控车床的定向装夹机构，其特征在于，所述环形打刀缸（22）移动的2个极限位置均设置有相应的行程开关。

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